• Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie

#1 Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


Napisal/-a Pawel2002 13 September 2019, 07:50
Dzień dobry

Na poniższym schemacie zastanawia mnie umiejscowienie punktu B+. W starszych konstrukcjach napięcie B+ było zaraz za rezystorem pomiarowym, natomiast w tym przypadku jest za parą mosfetów PQ111, PQ105 i cewką PL101 czyli za układem ładowania baterii.

Slika

Czy w takim przypadku laptop jest w stanie pracować na samym zasilaczu bez obecnej baterii?
Będę wdzięczny jeśli ktoś z doświadczonych kolegów w kilku słowach wyjaśni mi ideę tego rozwiązania.

Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


Napisal/-a Google Adsense [BOT] 13 September 2019, 07:50

#2 Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie  [REŠENO]


Napisal/-a Vogelek23 14 September 2019, 01:05
Konstrukcja tej płyty jest - jak sam zauważyłeś - nieco inna, niż klasyczny obwód w większości płyt laptopowych. Tutaj zastosowano rozwiązanie podobne do tego w płytach Apple'a - główne napięcie zasilania (20V) jest celowo zmniejszane przez obwód chargera (cel takiego rozwiązania wyjaśnię w dalszej części postu).

Płyta powinna działać bez podłączonej baterii - po podłączeniu zasilacza do gniazda Combo (napięcie początkowe 5V), na pinie USB_ID podawany jest na płytę stan wysoki (3-5V), który załącza tranzystory PQ106 i PQ107 za pośrednictwem podwójnego tranzystora PQ110 (elementy nieujęte na powyższym fragmencie schematu, toteż dodaję obrazek poniżej).

Slika

Jednocześnie EC otrzymuje stan niski na wejściu USB_ID_N (nóżka 73), powodujące natychmiastowe odcięcie przez EC obwodów z układami U8, U101 oraz tranzystorem PQ108, aby nie dopuścić do wystąpienia napięcia >5V na linii zasilania USB. Napięcie główne z zasilacza (ADIN_1) trafia w tym czasie na dren tranzystora PQ101 oraz - po dzielniku rezystorowym PR102/PR105 - na pin detekcji zasilania sieciowego ACDET. Napięcie na tym pinie (0.675V, czyli powyżej wymaganego minimum) "informuje" charger BQ24715 o podłączonym zasilaniu sieciowym, wyzwalając tym samym załączenie napięcia ACDRV (na tę chwilę jeszcze bliskiego napięciu ADIN_1, ponieważ pompa ładunkowa, zintegrowana w BQ24715, jest wyłączona - wejście CMSRC jest w stanie niskim). Napięcie ACDRV służy do wysterowania bramek PQ101 i PQ102 - są to tranzystory z kanałem N, więc aby je otworzyć, napięcie na bramce musi być o około 2.5V wyższe, niż na źródle. Ponieważ oba źródła (napięcie V_PATH) mają jeszcze potencjał 0V (PQ101 jest wyłączony), każde napięcie ACDRV powyżej 2.5V wystarczy, aby tranzystory zaczęły przewodzić prąd. Gdy to nastąpi, napięcie V_PATH zrówna się z napięciem ADIN_1 - i tutaj teoretycznie oba tranzystory powinny zostać wyłączone (ponieważ napięcie V_PATH jest wyższe od napięcia na bramkach PQ101/PQ102), ale w tym samym momencie napięcie V_PATH podawane jest także na wejście CMSRC, co niezwłocznie uruchamia wbudowaną w charger pompę ładunkową, zwiększającą ACDRV do wartości około 5-7V powyżej napięcia ADIN_1/V_PATH. To pozwala utrzymać tranzystory PQ101 i PQ102 w stanie włączonym (kondensator PC101 zapewnia tutaj stosowną zwłokę czasową, aby tranzystory nie zostały wyłączone zanim pompa ładunkowa osiągnie właściwe napięcie). Następstwem tego jest pojawienie się napięcia V_CHG - w tym momencie charger ma już wszystko, co jest niezbędne do wygenerowania napięcia B+.

W momencie pojawienia się napięcia B+, kontroler EC "ściąga" sygnał PCH_PWREN# do masy, powodując załączenie tranzystora Q23 i w konsekwencji pojawienie się napięcia +3VALW_PCH, zasilającego część struktury PCH. W tym momencie PCH, "powiadomiony" o podłączonym zasilaczu stanem wysokim na wejściu PCH_ACIN, inicjuje komunikację z zasilaczem po szynie USB (N7/P7), "polecając" zasilaczowi załączenie pełnego napięcia zasilania (czyli 20V).

---------------

Celem tej konstrukcji jest utrzymywanie napięcie B+ nieznacznie powyżej napięcia znamionowego baterii (około 8-9V zamiast pełnych 19-20V, jak to jest w klasycznej konstrukcji), co pozwala znacząco zredukować moc strat w obwodach przetwornic i innych układów, zasilanych z węzła B+. Postępująca miniaturyzacja elementów przełączających (klucze przetwornic) wymusza na projektantach zmniejszanie napięcia zasilania - im mniejsza bowiem struktura krzemowa, tym cieńsza izolacja i mniejszy próg jej przebicia.

Zapewne wiele osób zada sobie teraz pytanie: po co w ogóle zasilacz jest przełączany w tryb 20V, zamiast pozostać w trybie 5V, co pozwoliłoby na dalszą redukcję mocy strat oraz ograniczyłoby zużycie prądu? Otóż należy mieć na uwadze, że charger nie wygeneruje napięcia B+ wyższego, niż napięcie zasilania, ponieważ działa on w klasycznym układzie przetwornicy STEP-DOWN (zmniejszającej napięcie). Natomiast nominalne napięcie baterii wynosi tutaj 7.4V (lub 7.5V), więc do pełnego naładowania takiej baterii potrzebne jest napięcie ok. 9V. Biorąc pod uwagę, że przetwornica step-down nie generuje zazwyczaj napięć równych napięciu zasilania, należy przyjąć, że minimalne napięcie zasilania, potrzebne chargerowi do naładowania baterii 7.5V, wyniesie ok. 11-12V. Doliczając do tego ok. 5-6V różnicy potencjałów, potrzebnej do przełączenia tranzystorów MOSFET, otrzymujemy wartość 16-18V. Dlatego też konstruktor przyjął, że 20V z zapasem wystarczy do stabilnego działania urządzenia (biorąc pod uwagę m.in. wahania lub bardzo krótkie zaniki napięcia sieci, zakłócenia, tętnienia na liniach zasilających itd).

Po co w takim razie zasilacz jest załączany najpierw do 5V, a potem do 20V, zamiast od razu podać pełne napięcie? Ponieważ gniazdo Combo jest jednocześnie standardowym portem USB, dzięki któremu możemy ładować np. telefon z baterii laptopa, projektant wymusił taką kolejność załączania napięć w celu ochrony przed pojawieniem się napięcia 20V w linii zasilania USB (5V). Napięcie 20V zostanie załączone tylko wtedy, gdy płyta wykryje, że do gniazda Combo podłączony jest zasilacz, a nie telefon. Część chińskich ładowarek ma jednakże napięcie ustawione na stałe na 20V (przy czym jednocześnie na pin USB_ID podawane jest napięcie 3-5V) - takie "oszukiwanie" płyty często skutkuje uszkodzeniem układów U8 oraz U101, o czym niejeden z Was zdążył się już przekonać, sądząc po licznych opisach usterek w płytach NM-A381 na naszym forum ;)

#3 Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


Napisal/-a Pawel2002 15 September 2019, 14:29
Wielkie dzięki za tak wyczerpujące wytłumaczenie.

Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


Napisal/-a Google Adsense [BOT] 15 September 2019, 14:29

Kdo je na strani

Po forumu brska: 0 registriranih uporabnikov in 1 gost

_______________________________
Vse pravice pridržane. Nepooblaščeno kopiranje vsebine te spletne strani ali njenega dela je strogo prepovedano.
Vse blagovne znamke, izdelki ali storitve, objavljene na tej spletni strani, pripadajo njihovim zakonitim lastnikom, so avtorsko zaščitene in se uporabljajo samo v informativne namene.